Il Paesaggio archeologico dell’Asia Occidentale Antica

Studio e analisi dei sistemi di indagine remote sensing, morfologia e topografia

Andrea Titolo

Università di Torino

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Introduzione ai GIS - La digitalizzazione

Introduzione ai GIS - La digitalizzazione


Inizieremo ad affrontare la questione della digitalizzazione di elementi puntuali, lineari e poligonali da un’immagine georeferita.

  • Digitalizzare gli elementi di una mappa georeferita
  • Strumenti di aggancio e modifica di geometrie
  • Scaricare immagini satellitari declassificate


Nel frattempo, aprire QGIS!

Link alle slides:

Una volta caricate dal link, le slide dovrebbero seguire la presentazione in automatico.

Cosa vuol dire digitalizzare?

  • La digitalizzazione è il processo tramite cui gli elementi di una mappa cartacea sono trasferiti in formato digitale (shapefile, geopackage, ecc.)
  • La digitalizzazione è il passaggio successivo alla georeferenziazione (non sempre).

Principi di digitalizzazione

  • La digitalizzazione (come la gereferenziazione) comporta sempre delle imprecisioni, e sarà impossibile ottenere un dataset corretto al 100%
  • Tuttavia, si può lavorare per ridurre al minimo le imprecisioni:
  • Usare lo stesso sistema di riferimento per mappe di base e elementi digitalizzati
  • Considerare la scala e la risoluzione della mappa di base
  • Scegliere la corretta geometria per i singoli elementi
  • Considerare i dati già a nostra disposizione
  • Considerare la qualità dei dati raccolti e la compatibilità tra i diversi dati
  • Provengono da raccolte sul campo? sono stati presi da qualche fonte online? in che modo sono stati raccolti originariamente

Problemi comuni con dati vettoriali

  • Dati acquisiti a scale differenti
  • Dati raccolti o digitalizzati non accuratamente
  • Rilevabili in GIS con errori topologici visibili e definiti come:
    • Slivers: i bordi di due aree che dovrebbero coincidere non si incontrano precisamente.
    • Scavalcamenti: un elemento non incontra un altro elemento (ad es. due strade) ad un’intersezione, ma lo scavalca.
    • Scostamenti: un elemento non arriva ad intersecare l’elemento a cui è connesso

Digitalizzare una mappa - La pratica

Digitalizzare una mappa - Punti

Ritorniamo adesso alla nostra mappa georeferita in precedenza (click destro sul layer h38-05 e poi clicchiamo su zoom sul layer). Muoviamoci in una zona di cui vogliamo digitalizzare gli elementi e apriamo il pannello di browser (se non visibile andare su Visualizza → Pannelli → Browser).

Digitalizzare una mappa - Punti

Apriamo l’elenco relativo ai geopackage e clicchiamo con il tasto destro sul nostro geopackage “carchemish_db” e poi selezioniamo “Nuova Tabella”.

Se il geopackage non è visible nella lista, clicchiamo con il tasto destro su “Geopackage”e selezioniamo “Nuova Connessione”, poi cerchiamo e selezioniamo il nostro geopackage.

Digitalizzare una mappa - Punti

Una volta cliccato su Nuova Tabella, ci si aprirà un nuovo pannello, che altro non è che una versione differente della creazione dello shapefile. Stiamo infatti creando un nuovo layer all’interno del nostro geopackage. Iniziamo a digitalizzare i rilievi topografici, indice di possibili siti. Solitamente la digitalizzazione di siti archeologici viene effettuata, se a larga scala, tramite geometria puntuale.

Digitalizzare una mappa - Punti

Nel campo nome scriviamo “possibili_siti”, poi clicchiamo su “Aggiungi campo” per creare un nuovo campo che chiameremo “tipo”, selezionando come formato “Testo (string)”.

Sotto Tipo di geometria scegliamo “Punto” e selezioniamo l’SR Progetto. Lasciamo tutti gli altri campi di default e clicchiamo su “Ok”.

Digitalizzare una mappa - Punti

Possiamo vedere adesso come alla lista dei layer presenti nel nostro geopackage si è aggiunto il layer “possibili_siti” appena creato. Per caricarlo, semplicemente clicchiamo due volte sul layer, che verrà aggiunto alla nostra mappa.

Digitalizzare una mappa - Punti

Il layer appena caricato è vuoto, avendo solamente creato il layer stesso senza aggiungere alcuna geometria. Possiamo iniziare ad aggiungere geometrie (punti) entrando in modalità “Modifica”. Selezioniamo quindi il layer possibili_siti e clicchiamo sul simbolo a forma di matita per attivare le modifiche. Per aggiungere punti clicchiamo sul simbolo a forma di tre puntini subito a destra.

Digitalizzare una mappa - Punti

Il nostro cursore verrà trasformato in un mirino, clicchiamo su uno dei rilievi topografici presenti sulla mappa e ci apparirà un pannello in cui possiamo compilare i campi scelti in precedenza, in questo caso, “tipo”. Il campo fid è generato automaticamente dal geopackage e non ha bisogno di essere compilato da noi. Per il momento lasciamo tutto così e clicchiamo su “Ok”.

Digitalizzare una mappa - Punti

Ripetiamo il procedimento per altri tre-quattro punti e poi “spegniamo” il layer della mappa topografica. Alcuni dei tell sono visibili anche nella nostra mappa satellitare, come ad esempio quello di Tell Zurghul. Tuttavia, a causa della minore precisione della mappa georeferita, alcuni punti possono essere più o meno spostati rispetto alla posizione del sito nella mappa di base moderna.

Queste imprecisioni sono comuni e possono essere corrette molto facilmente in qualsiasi programma GIS.

Digitalizzare una mappa - Punti

Per correggere la posizione di un punto, e quindi spostarlo in un’altra posizione, clicchiamo sul pulsante a forma di tre puntini con una freccia verso destra. Procediamo con questa operazione di riposizionamento per il sito di Tell Zurghul.

Digitalizzare una mappa - Punti

Il nostro cursore cambierà nuovamente forma, selezioniamo il punto che vogliamo spostare dalla mappa, e muoviamo il mouse nel punto in cui lo vogliamo spostare e clicchiamo in quel punto quando sicuri (un alone rosso a forma di punto dovrebbe fornirvi un feedback sul fatto che avete selezionato con successo il punto)

Digitalizzare una mappa - Punti

Potete vedere che il punto è stato riposizionato con successo nella posizione da noi scelta. Tuttavia, le modifiche da noi finora effettuate sono ancora temporanee. Per rendere definitivo il tutto, dobbiamo salvarle cliccando sul pulsante a forma di floppy disk a destra del pulsante di attivazione delle modifiche. Una volta salvate, ricordarsi SEMPRE di chiudere le modifiche di un layer ri-cliccando sul pulsante a forma di matita.

Digitalizzare una mappa - Punti

In alternativa, avremmo potuto anche cliccare subito sul pulsante a forma di matita. In quel caso QGIS ci avrebbe chiesto di salvare le modifiche o meno.

Il processo è identico, il pulsante per salvare le modifiche è utile quando si vuole ancora modificare il layer ma intanto si vuole salvare quanto fatto per non perderlo.

Digitalizzare una mappa - Linee

Digitalizzare una mappa - Linee

Vogliamo adesso digitalizzare una strada dalla nostra mappa topografica. Per farlo dobbiamo creare un nuovo layer con geometria lineare all’interno del nostro geopackage. Ripetiamo nuovamente quanto fatto prima, clicchiamo con il tasto destro sul nostro geopackage nel pannello di browser, creiamo una nuova tabella che chiameremo “strade_nigin”.

Digitalizzare una mappa - Linee

Aggiungiamo, come in precedenza un campo testuale chiamato “tipo” e impostiamo il tipo di geometria in LineString.

Infine, impostiamo il corretto SR scegliendo SR Progetto dal menu a tendina, e clicchiamo su OK.

Digitalizzare una mappa - Linee

Come in precedenza, aggiungiamo il nostro nuovo layer dalla lista cliccando due volte su “strade_nigin”.

Digitalizzare una mappa - Linee

Per cominciare a digitalizzare e a creare geometrie lineari, la procedura è identica a quella effettuata prima con i punti. Apriamo le modifiche con il pulsante a forma di matita, e clicchiamo su “Aggiungi Elemento Lineare” a destra.

Digitalizzare una mappa - Linee

Il cursore si trasformerà nuovamente in un mirino e cominciamo a digitalizzare. La geometria lineare è composta da una serie di vertici, quindi cliccando con il mouse creeremo i vertici della linea, che saranno uniti da una line retta. Cominciamo a digitalizzare una strada qualsiasi.

Digitalizzare una mappa - Linee

Dato che due vertici verranno uniti da una linea retta, per creare una curva dovremo aggiungere più vertici vicini tra loro. Cominciamo a digitalizzare una strada, una volta fatto, per terminare la digitalizzazione, clicchiamo ovunque con il tasto destro del mouse. Tuttavia, si presenta un altro problema: la rete stradale è composta da strade ed incroci, che è difficile digitalizzare con un’unica geometria. Inoltre, digitalizzare manualmente i punti di incrocio tra due strade può portare a comuni errori topologici come la sovrapposizione di due geometrie.

Digitalizzare una mappa - Linee

Per risolvere il problema dovremo ricorrere al cosiddetto “Snapping” (o aggancio). Per visualizzare le impostazioni relative all’aggancio, andiamo su Visualizza → Barre degli strumenti → spuntiamo Barra degli strumenti di Aggancio.

Digitalizzare una mappa - Linee

Un nuovo gruppo di icone, una dei quali a forma di magnete, dovrebbe essere apparso nella barra degli strumenti in alto. Clicchiamoci sopra per abilitare l’aggancio e lasciamo il resto delle impostazioni come sono di default.

Digitalizzare una mappa - Linee

L’aggancio permette al nostro cursore (e di conseguenza ai vertici delle nostre linee o poligoni) di “agganciarsi” ai vertici o ai segmenti di altre geometrie esistenti, evitando quindi errori topologici. L’aggancio è altamente personalizzabile, si può decidere se agganciare solo i vertici o solo i segmenti, oppure la tolleranza (la distanza da cui viene innescato l’aggancio)

Digitalizzare una mappa - Linee

Impostato l’aggancio possiamo vedere come, se digitalizziamo una nuova linea, nel momento in cui ci avviciniamo al vertice della linea creata in precedenza, il nostro cursore si posizionerà sul vertice in questione e apparirà un quadrato viola, che ci indica appunto che cliccando in quel punto, il vertice che andremo a creare coinciderà con il vertice già esistente nell’altra geometria. Procediamo quindi a digitalizzare un’altra strada facendo coincidere i vertici delle due geometrie nel punto in cui sulla mappa è presente un incrocio.

Digitalizzare una mappa - Linee

Ricordiamoci di salvare le modifiche una volta completato il tutto.

Digitalizzare una mappa - Poligoni

Digitalizzare una mappa - Poligoni

L’ultimo layer che andremo a creare sarà un layer poligonale, utile per digitalizzare l’estensione di siti archeologici, ma anche di laghi e altri specchi d’acqua. Per farlo, creiamo una nuova tabella nel nostro geopackage dal pannello di Browser.

Digitalizzare una mappa - Poligoni

Chiamiamo il layer “laghi_nigin”, creiamo il solito campo testuale, e selezioniamo come tipo di geometria “Poligono”. Ricordiamoci sempre di impostare l’SR come quello del progetto e clicchiamo su OK per confermare la creazione del nuovo layer.

Digitalizzare una mappa - Poligoni

Come per i layer precedenti, apriamo le modifiche (pulsante a forma di matita) e clicchiamo su “Aggiungi Elemento Poligonale” per cominciare a digitalizzare. Andremo a digitalizzare lo specchio d’acqua presente a nord-ovest di Tell Zurghul, attorno all’antico sito di Lagash.

Digitalizzare una mappa - Poligoni

Essendo il lago una forma non regolare, ed avendo anche molte parti curve, dovremo inserire numerosi vertici per riprodurre la curva dello specchio d’acqua rappresentato in mappa. Per farlo, conviene zoomare più vicino al lago stesso (a costo di sgranare l’immagine), per avere lo spazio necessario per aggiungere tutti i vertici sufficienti.

Digitalizzare una mappa - Poligoni

Cominciamo quindi a ricalcare il perimetro dello specchio d’acqua fermandoci dove questo si restringe e chiudendo poi la forma. Potremo continuare e digitalizzare l’intero lago, ma per questo esercizio creeremo due geometrie diverse. Una volta conclusa la digitalizzazione della prima parte clicchiamo con il tasto destro per chiudere il poligono.

Digitalizzare una mappa - Poligoni

Digitalizziamo anche la restante, facendo attenzione ad utilizzare l’aggancio per far coincidere i vertici in comune tra le due geometrie.

Digitalizzare una mappa - Poligoni

Prima di tutto, salviamo la nostra nuova geometria. Vediamo adesso come unire due geometrie adiacenti (la procedura funziona anche per due geometrie separate). Può capitare infatti di dover unire delle geometrie a causa di errori di digitalizzazione o per altre necessità. Per farlo apriamo gli strumenti di processing (se non visibile: Visualizza → Pannelli → Strumenti di Processing), e cerchiamo “Dissolvi” (ricordarsi di salvare le modifiche apportate al layer).

Digitalizzare una mappa - Poligoni

Clicchiamo due volte su “Dissolvi” con il nostro layer laghi_nigin selezionato (o selezionandolo nel menu a tendina “Layer in ingresso”), e lasciamo tutte le impostazioni di default per creare un layer temporaneo. Il nuovo layer “Dissolto” sarà presente nel nostro pannello dei layer. Se apriamo la tabella attributi di quest’ultimo possiamo vedere come le due geometrie sono state unite in una sola.

Digitalizzare una mappa - Poligoni

Prima di procedere a salvare il nuovo layer all’interno del nostro geopackage, proviamo a modificare questa geometria ancora un po’.

Digitalizzare una mappa - Poligoni

Se ci ricordiamo la mappa originale, all’interno dello specchio d’acqua era in realtà presente una sorta di “isola”, che però è attualmente coperta dal nostro poligono. Per renderla di nuovo visibile, ed eventualmente digitalizzarci un nuova geometria, dobbiamo creare un buco all’interno della geometria visibile.

Per farlo, apriamo le modifiche al layer “Dissolto” e clicchiamo sul pulsante “Aggiungi Buco”.

Digitalizzare una mappa - Poligoni

Togliamo la visibilità al layer Dissolto (spuntando la casella affianco al nome del layer), e procediamo come se dovessimo digitalizzare l’isolotto di terra presente sulla mappa. Una volta completato, chiudiamo la creazione del buco con il tasto destro del mouse.

Digitalizzare una mappa - Poligoni

Rendiamo nuovamente visibile il layer Dissolto e potremo vedere come il buco è stato creato con successo. Salviamo le modifiche apportate al layer e salviamolo all’interno del nostro geopackage (anche sovrascrivendo il layer laghi_nigin).

Digitalizzare una mappa - Poligoni

Salviamo infine il nuovo layer dissolto e con il buco appena creato nel nostro geopackage originale. Clicchiamo con il tasto destro sul layer e selezioniamo “Salva con nome”. Nel pannello che ci appare selezioniamo il nostro geopackage “carchemish_db” (facendo attenzione ad aver selezionato “Geopackage” come formato), chiamiamo il layer “laghi_nigin” esattamente come l’originale e clicchiamo su Ok.

Digitalizzare una mappa - Poligoni

Nel nuovo pannello clicchiamo su “Sovrascrivi Layer”, in modo da sostituire il layer originale con quello appena creato. Fate attenzione a non cliccare per errore altre opzioni.

Digitalizzare una mappa - Poligoni

Potete vedere adesso come il nostro layer aggiornato è stato caricato nel progetto, ma anche il layer originale, se ancora presente, è stato automaticamente aggiornato con il nuovo buco. Possiamo quindi rimuovere il layer temporaneo e il layer originale.

Bonus - Scaricare immagini CORONA

Bonus - Scaricare immagini CORONA

Scarichiamo un’immagine satellitare CORONA. Molte immagini sono disponibili gratuitamente e già georeferite al sito: https://corona.cast.uark.edu (Casana-Cothren 2012). Una volta arrivati all’indirizzo, cliccare su Explore Atlas.

Le immagini coprono gran parte del Vicino Oriente e dell’Egitto, e il sito è una delle principali fonti di acquisizione di immagini CORONA per la ricerca.

Bonus - Scaricare immagini CORONA

Ci troveremo di fronte una mappa del globo con indicazione della copertura (in rettangoli rossi) delle immagini CORONA disponibili nell’Atlas. La mappa è interattiva e possiamo selezionare i diversi livelli da mostrare nella mappa dal menu a sinistra.

Bonus - Scaricare immagini CORONA

Per velocizzare la navigazione, leviamo la spunta dalla casella Corona Imagery (questo impedisce che tutte le immagini vengano caricate man mano che zoomiamo nella mappa), e muoviamoci nell’area di interesse

Bonus - Scaricare immagini CORONA

Raggiungiamo l’area su cui abbiamo lavorato in precedenza (la valle di Sweyhat) spuntiamo la casella Corona Imagery per far apparire le immagini.

Come si vedrà, la copertura non è uniforme e alcune immagini saranno coperte da nuvole. Per filtrarle e selezionare solo quelle che ci interessano e che siano relativamente libere da nuvole, clicchiamo sul “+” a sinistra della casella appena spuntata.

Bonus - Scaricare immagini CORONA

Cominciamo a filtrare le immagini (le immagini sono raggruppate in base alla missione a cui appartengono, identificata dalla sigla es. 1052-2122Aft, ed è anche visibile la data in cui queste immagini sono state acquisite). La missione che ci interessa è la 1105-1009Aft che possiamo aprire sempre con il “+”a sinistra della sigla.

Bonus - Scaricare immagini CORONA

Non abbiamo bisogno di tutte le immagini nella lista, possiamo spuntare quelle che coprono solo parzialmente la nostra area (se la spunta non è cliccabile, provate a zoomare ancora sulla mappa). In questo caso l’immagine che ci serve è la 11051009A016. Clicchiamo sul pulsante di download a sinistra della sigla.

Bonus - Scaricare immagini CORONA

Una volta cliccato sul pulsante di download, ci si aprirà un nuovo pannello con due opzioni per il download. Scegliamo di scaricare il GeoTiff (uno dei formati per i file raster), che è consigliato per un utilizzo generale delle immagini.

La seconda opzione è solamente se si vuole elaborare personalmente l’immagine, ma per la maggior parte degli utilizzi la prima opzione di download è quella ottimale.

Bonus - Scaricare immagini CORONA

Una volta scaricata l’immagine, possiamo trascinarla direttamente in QGIS per caricarla nel progetto. Potrebbe volerci un po’ per caricarla, ma una volta fatto, possiamo vedere come l’immagine ci permette di visualizzare il paesaggio della piana di Sweyhat precedentemente la costruzione della diga, un fattore fondamentale per un’analisi di paesaggio.

Sentitevi liberi di zoomare nella mappa ed esplorare i siti del nostro geopackage, visualizzandoli sull’immagine CORONA e poi sulla nostra mappa di base Google, per osservare i cambiamenti subiti in circa 60 anni di tempo.